Masterarbeit, 2012
108 Seiten
Einleitung
1 Aktueller Stand der Windenergie in Deutschland
1.1 Energieertrag, Verfügbarkeit, Potentiale
1.1.1 Offshore
1.1.2 Onshore
1.2 Erneuerbare Energien Gesetz
1.3 Liberalisierung des Energiemarktes
2 Entwicklung dezentraler Energiesysteme
2.1 Die Bedeutung der Netzintegration für die Windenergie
2.2 Anforderungen an die Struktur dezentraler Energieversorgung
2.2.1 Netzoptimierung
2.2.2 Lastmanagement
2.2.3 Stromspeicher
2.3 Wirtschaftliche Bewertung
2.3.1 Netzausbau
2.3.2 Kosten und Potentiale – Demand Side Management
2.3.3 Wirtschaftliche Bewertung von Speichertechnologien
3 Dezentrale Energiewirtschaft
3.1 Anlagekonzepte
3.2 Windkraftprojekte
3.2.1 Projektierung
3.2.2 Bau und Betrieb
3.2.3 Investitions- und Betriebskosten
3.3 Projektfinanzierung
3.4 Beteiligungsmodelle
4 Fazit und Handlungsbedarf
Die Masterarbeit analysiert die technologischen und wirtschaftlichen Perspektiven der dezentralen Energieversorgung durch Windkraft in Deutschland. Ziel ist es, aufzuzeigen, wie das bestehende Energieversorgungssystem angepasst werden muss, um eine verstärkte Integration volatiler Windenergie in das elektrische Verbundsystem zu ermöglichen und den Anteil regenerativer Energien wirtschaftlich und technisch optimiert zu steigern.
1.1.2 Onshore
Die dezentrale Nutzung von Windkraft fokussiert in dieser Arbeit den Bereich der Onshore Windenergie, um Energie durch eine Vielzahl dezentral aufgestellter Windkraftanlagen zu erzeugen und ins Stromnetz einzuspeisen. An Land waren Schätzungen des deutschen Windenergie-Instituts zufolge Ende 2010 insgesamt etwa 21600 Windenergieanlagen mit einer Leistungskapazität von über 27 GW installiert. Real entsprach dies einem Energieertrag von 37,6 TWh. Im Vergleich zu den Neuinstallationen im Jahre 2009 gab es damit einen Rückgang des Leistungszubaus von 19%. Der Geschäftsführer des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau Torsten Herdan betont, dass sich der deutsche Markt damit wieder auf dem Niveau von 1999 befinde. Gründe für den Einbruch des Onshore-Marktes seien Spätfolgen der Finanzkrise für Großprojekte als auch Unsicherheiten bei Netzanforderungen für die Windkraftanlagen. Der Präsident des Bundesverbands der Windenergie Hermann Albers fügt hinzu, „dass trotz neuer Flächenausweisungen in einigen Bundesländern die Räume für Neuanlagen weiter beschnitten werden. Abstandsregelungen und Höhenbegrenzungen verhindern einen effizienten Ausbau der Windenergie an Land“.
Die Jahresbilanz für 2011 Ende Januar diesen Jahres zeigt wiederum einen Zuwachs von 30 %, mit einem klaren Aufwärtstrend hinsichtlich der ans Netz angeschlossenen Leistung und einer nunmehr kumulierten Gesamtleistung von über 29 GW. Auch der Ersatz alter Windkraftanlagen durch neue, leistungsstärkere und größere Anlagen sei unter anderem aufgrund neuer Vergütungsregeln attraktiver geworden. Mit diesem sog. „Repowering“ wird mit geringerer Zahl von Anlagen somit eine deutlich höhere Strommenge produziert. Die derzeit in der 2 MW Leistungsklasse typischen Anlagen können mittlerweile durch Leistungen von bis zu 6 MW ersetzt werden.
Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik fossiler Abhängigkeiten und die Notwendigkeit der Integration volatiler Windenergie in das deutsche Stromnetz ein.
1 Aktueller Stand der Windenergie in Deutschland: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über den aktuellen Strommix, die Potenziale der Windenergie sowie die Rahmenbedingungen durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz.
2 Entwicklung dezentraler Energiesysteme: Das Kapitel behandelt technische Lösungsansätze zur Netzoptimierung, zum Lastmanagement und zur Rolle verschiedener Speichertechnologien für eine stabile Versorgung.
3 Dezentrale Energiewirtschaft: Hier werden konkrete Anlagekonzepte, Projektierung, Finanzierungsstrategien und gesellschaftliche Beteiligungsmodelle diskutiert.
4 Fazit und Handlungsbedarf: Dieses abschließende Kapitel fasst die zentralen Erkenntnisse zusammen und leitet daraus notwendige politische sowie unternehmerische Handlungsoptionen ab.
Windenergie, Onshore, Offshore, Netzintegration, Lastmanagement, Demand Side Management, Speichertechnologien, Pumpspeicher, Projektfinanzierung, Beteiligungsmodelle, Energiewende, Stromnetze, Repowering, Wirtschaftlichkeit, Erneuerbare Energien Gesetz.
Die Arbeit untersucht, wie der Ausbau der Windenergie in Deutschland dezentral und effizient in das bestehende Stromversorgungssystem integriert werden kann.
Die Schwerpunkte liegen auf technischer Netzoptimierung, Lastmanagement-Strategien (DSM), Speichertechnologien und ökonomischen Modellen für Windkraftprojekte.
Das Ziel ist es, Möglichkeiten zur strukturellen Anpassung des Energiesystems aufzuzeigen, um einen möglichst hohen Anteil an Windenergie bei gleichzeitiger Versorgungssicherheit zu erreichen.
Die Arbeit stützt sich auf eine fundierte Literaturanalyse, Auswertungen von Studien (u.a. der dena), technische Modellierungen sowie Analysen wirtschaftlicher Finanzierungsstrukturen.
Der Hauptteil gliedert sich in die technologische Entwicklung dezentraler Systeme (Kapitel 2) und die wirtschaftliche sowie organisatorische Realisierung von Windkraftprojekten (Kapitel 3).
Wichtige Begriffe sind unter anderem Dezentrale Energiewirtschaft, Demand Side Management, Projektfinanzierung und technisches Repowering.
Speichertechnologien sind für den langfristigen Ausgleich bei Windflauten notwendig, wobei die Arbeit insbesondere Pumpspeicher, Druckluftspeicher und Power-to-Gas-Konzepte bewertet.
Genossenschaften werden als wichtiger Faktor für die regionale Wertschöpfung und die Erhöhung der gesellschaftlichen Akzeptanz bei Windkraftvorhaben hervorgehoben.
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